JP2006130647A - SELECTIVE GROWTH OF ZnO NANOSTRUCTURE USING PATTERNED ATOMIC LAYER DEPOSITION (ALD) ZnO SEED LAYER - Google Patents

SELECTIVE GROWTH OF ZnO NANOSTRUCTURE USING PATTERNED ATOMIC LAYER DEPOSITION (ALD) ZnO SEED LAYER Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for growing a ZnO nanostructure without using a metal catalyst. <P>SOLUTION: A patterned zinc oxide nanostructure is grown without using a metal catalyst by forming a seed layer of a polycrystalline zinc oxide on the surface of a substrate. The seed layer can be formed by an atomic layer deposition technique. The seed layer is patterned, such as by etching, and the growth of at least one zinc-oxide nanostructure is induced substantially over the patterned seed layer by, for example, exposing the patterned seed layer to zinc vapor in the presence of a trace amount of oxygen. The seed layer can alternatively be formed by using a spin-on technique (such as a metal organic deposition technique, a spray pyrolysis technique, an RF sputtering technique) or by the oxidation of a zinc thin film layer formed on the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ナノテクノロジーおよび／またはマイクロエレクトロニクスに関する。特に、本発明は、シリコン（Ｓｉ）基板の上に酸化亜鉛（ＺｎＯ）のナノ構造を形成する方法に関する。   The present invention relates to nanotechnology and / or microelectronics. In particular, the present invention relates to a method of forming a zinc oxide (ZnO) nanostructure on a silicon (Si) substrate.

ナノ構造の材料（例えば、ナノワイヤ、ナノロッド、ナノファイバ、ウィスカ）は、興味深い光学特性および電気特性を示し、種々の用途（例えば、化学およびバイオのセンサーおよび検出器、ＬＥＤ、トランジスタ、レーザー、フィールドエミッタ）に対してそのことが実証されてきた。例えば、Ｐ．Ｙａｎｇらの「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＺｎＯ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ」、Ａｄｖ．Ｆｕｎｃ．Ｍａｔ．１２（５）、３２３（２００２年）、および、Ｃ．Ｍ．Ｌｉｅｂｅｒの「Ｎａｎｏｓｃａｌｅ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａ ｂｉｇ ｆｕｔｕｒｅ ｆｒｏｍ ｓｍａｌｌ ｔｈｉｎｇｓ」、ＭＲＳ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、ｐｐ．４８６〜４９１（２００３年７月）を参照のこと。特に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）のナノ構造は、固体光電子発光体と、化学センサーと、ガス検出器とに有用であり得る種々の興味深い特性を示す。   Nanostructured materials (eg, nanowires, nanorods, nanofibers, whiskers) exhibit interesting optical and electrical properties and are used in a variety of applications (eg, chemical and biosensors and detectors, LEDs, transistors, lasers, field emitters) ) Has been demonstrated. For example, P.I. Yang et al., “Controlled growth of ZnO nanowires and therial properties”, Adv. Func. Mat. 12 (5), 323 (2002), and C.I. M.M. Lieber's "Nanoscale science and technology: Building a big future from small things", MRS Bulletin, pp. 199 See 486-491 (July 2003). In particular, zinc oxide (ZnO) nanostructures exhibit a variety of interesting properties that may be useful in solid state photoelectroluminescent materials, chemical sensors, and gas detectors.

ナノ構造を形成するために用いられる主要な方法の１つに、気相−液相−固相（ＶＬＳ）成長がある。レーザーアブレーションおよびアーク放電などの別の方法も、ナノ構造を形成するために用いられてきた。ＶＬＳ成長機構には、通常、金属触媒が必要である。適切な温度範囲において、触媒は、所望の成長材料とともに溶液を形成する。液滴において所望の成長材料が過飽和状態になると、所望の材料は凝集し、その結果、ナノ構造が成長する。例えば、触媒（例えば、金（Ａｕ））の薄膜（〜３ｎｍ）がよく用いられる。Ａｕが存在する全ての場所において、ナノ構造の成長が見られる。従来では、基板にＡｕのナノ粒子を散布することによるか、またはパターニングされたシャドウマスクを介してＡｕを蒸着することにより、Ａｕ触媒をパターニングすることによって、ナノ構造の選択的な成長を実現してきた。   One of the primary methods used to form nanostructures is vapor-liquid-solid (VLS) growth. Other methods such as laser ablation and arc discharge have also been used to form nanostructures. A VLS growth mechanism usually requires a metal catalyst. In the appropriate temperature range, the catalyst forms a solution with the desired growth material. When the desired growth material becomes supersaturated in the droplet, the desired material aggregates, resulting in the growth of nanostructures. For example, a thin film (˜3 nm) of a catalyst (for example, gold (Au)) is often used. Nanostructure growth is seen in all locations where Au is present. Conventionally, selective growth of nanostructures has been achieved by patterning the Au catalyst by either spraying Au nanoparticles on the substrate or by depositing Au through a patterned shadow mask. It was.

しかし、マイクロエレクトロニクス製造に用いられるウルトラクリーンな環境において基板に粒子を散布することは望ましくない。さらに、触媒としてナノ構造の成長に用いられる金属は、通常、エッチングすることが困難であり、その結果、減算的にパターニングすることは困難である。さらに、通常、触媒として用いられる金属を化学機械研磨（ＣＭＰ）することは困難である。従って、通常、従来のマイクロエレクトロニクスプロセスを介してナノ構造用触媒材料をパターニングすることは困難である。さらに、金属触媒を用いることから生じるコンタミネーションも、懸案事項である。それは、最終的な目標が、Ｓｉ ＣＭＯＳプロセスにナノ構造を組み込むことであり、金属触媒のコンタミネーションが、Ｓｉ ＣＭＯＳデバイスに潜在的に有害であるためである。従って、金属触媒の除去は、ウェーハおよび装置のコンタミネーションを低減するのに有益である。   However, it is not desirable to spread the particles on the substrate in an ultra-clean environment used for microelectronic manufacturing. Furthermore, the metal used for nanostructure growth as a catalyst is usually difficult to etch, and as a result, it is difficult to pattern subtractively. Furthermore, it is difficult to perform chemical mechanical polishing (CMP) on a metal that is usually used as a catalyst. Therefore, it is usually difficult to pattern nanostructured catalyst materials via conventional microelectronic processes. Furthermore, contamination resulting from the use of metal catalysts is also a concern. That is because the ultimate goal is to incorporate nanostructures into the Si CMOS process, and metal catalyst contamination is potentially harmful to Si CMOS devices. Thus, removal of the metal catalyst is beneficial in reducing wafer and equipment contamination.

従って、金属触媒を用いないＺｎＯのナノ構造を選択的に成長させる方法が必要とされている。   Therefore, there is a need for a method of selectively growing ZnO nanostructures without using a metal catalyst.

本発明は、金属触媒を用いることなしに、パターニングされたＺｎＯのナノ構造を選択的に製造する方法を提供する。   The present invention provides a method for selectively producing patterned ZnO nanostructures without the use of a metal catalyst.

本発明の有利な点は、基板を提供し、基板の表面の上に少なくとも約０．５ｎｍの厚みの多結晶酸化亜鉛のシード層を形成し、エッチングなどによりシード層をパターニングし、例えば微量の酸素を含む亜鉛蒸気にパターニングされたシード層をさらすことにより、実質的に、パターニングされたシード層の上において、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすという、酸化亜鉛のナノ構造を選択的に形成する方法により提供される。亜鉛蒸気は、酸化亜鉛の炭素熱還元により形成され得る。シード層は、ジエチル亜鉛前駆物質と水蒸気との交互パルスを用いるなどの、原子層堆積（ＡＬＤ）法を用いて、形成され得る。本発明の別の例示的な実施形態において、有機金属物堆積（ＭＯＤ）法、噴霧熱分解法、ＲＦスパッタリング法などのスピンオン法を用いることにより、または基板の上に形成されたＺｎ薄膜層を酸化することにより、シード層が形成される。   An advantage of the present invention is that it provides a substrate, forms a seed layer of polycrystalline zinc oxide at least about 0.5 nm thick on the surface of the substrate, patterns the seed layer by etching or the like, Selecting a zinc oxide nanostructure that exposes the patterned seed layer to a zinc vapor containing oxygen substantially causes the growth of at least one zinc oxide nanostructure on the patterned seed layer Provided by the method of forming. Zinc vapor can be formed by carbothermal reduction of zinc oxide. The seed layer can be formed using atomic layer deposition (ALD) techniques, such as using alternating pulses of diethyl zinc precursor and water vapor. In another exemplary embodiment of the present invention, a Zn thin film layer formed on a substrate by using a spin-on method such as an organometallic deposition (MOD) method, a spray pyrolysis method, an RF sputtering method, or the like. By oxidation, a seed layer is formed.

本発明は、基板を提供し、基板の表面の上に少なくとも約０．５ｎｍの厚みの多結晶酸化亜鉛のシード層を形成し、エッチングなどによりシード層をパターニングし、例えば微量の酸素を含む亜鉛蒸気にそのパターニングされたシード層をさらすことにより、実質的に、パターニングされたシード層の上において、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことにより形成された、酸化亜鉛のナノ構造も提供する。シード層は、ジエチル亜鉛前駆物質と水蒸気との交互パルスを用いるなどの、原子層堆積（ＡＬＤ）法を用いて、形成され得る。亜鉛蒸気は、酸化亜鉛の炭素熱還元により形成され得る。本発明の別の例示的な実施形態において、有機金属物堆積（ＭＯＤ）法、噴霧熱分解法、ＲＦスパッタリング法などのスピンオン法を用いることにより、または基板の上に形成されたＺｎ薄膜層を酸化することにより、シード層が形成される。   The present invention provides a substrate, forms a seed layer of polycrystalline zinc oxide having a thickness of at least about 0.5 nm on the surface of the substrate, patterns the seed layer by etching or the like, for example, zinc containing a trace amount of oxygen A zinc oxide nanostructure formed by exposing the patterned seed layer to vapor substantially causing growth of at least one zinc oxide nanostructure on the patterned seed layer is also provided. provide. The seed layer can be formed using atomic layer deposition (ALD) techniques, such as using alternating pulses of diethyl zinc precursor and water vapor. Zinc vapor can be formed by carbothermal reduction of zinc oxide. In another exemplary embodiment of the present invention, a Zn thin film layer formed on a substrate by using a spin-on method such as an organometallic deposition (MOD) method, a spray pyrolysis method, an RF sputtering method, or the like. By oxidation, a seed layer is formed.

本発明は、基板と、基板の表面の上に形成された多結晶酸化亜鉛のパターニングされたシード層と、実質的に、パターニングされたシード層の上において形成された、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造とを含む酸化亜鉛のナノ構造も提供する。シード層の厚みは、少なくとも約０．５ｎｍであり、シード層は、ジエチル亜鉛前駆物質と水蒸気との交互パルスを用いるなどの、原子層堆積（ＡＬＤ）法を用いることによって、形成され得る。エッチングすることにより、シード層はパターニングされる。微量の酸素を含む亜鉛蒸気にそのパターニングされたシード層をさらすことにより、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造が形成される。酸化亜鉛の炭素熱還元により、亜鉛蒸気を生成することができる。本発明の別の例示的な実施形態において、有機金属物堆積（ＭＯＤ）法、噴霧熱分解法、ＲＦスパッタリング法などのスピンオン法を用いることにより、または基板の上に形成されたＺｎ薄膜層を酸化することにより、シード層が形成される。   The present invention includes a substrate, a patterned seed layer of polycrystalline zinc oxide formed on a surface of the substrate, and substantially at least one zinc oxide formed on the patterned seed layer. Zinc oxide nanostructures comprising nanostructures are also provided. The seed layer thickness is at least about 0.5 nm, and the seed layer can be formed by using an atomic layer deposition (ALD) method, such as using alternating pulses of diethylzinc precursor and water vapor. By etching, the seed layer is patterned. By exposing the patterned seed layer to zinc vapor containing trace amounts of oxygen, at least one zinc oxide nanostructure is formed. Zinc vapor can be generated by carbothermal reduction of zinc oxide. In another exemplary embodiment of the present invention, a Zn thin film layer formed on a substrate by using a spin-on method such as an organometallic deposition (MOD) method, a spray pyrolysis method, an RF sputtering method, or the like. By oxidation, a seed layer is formed.

本発明は、さらに以下の手段を提供する。   The present invention further provides the following means.

（項目１）
酸化亜鉛のナノ構造を形成する方法であって、
基板を提供することと、
該基板の表面の上に多結晶酸化亜鉛のシード層を形成することと、
該シード層をパターニングすることと、
実質的に該パターニングされたシード層の上において、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことと
を包含する、方法。 (Item 1)
A method for forming a zinc oxide nanostructure comprising:
Providing a substrate;
Forming a seed layer of polycrystalline zinc oxide on the surface of the substrate;
Patterning the seed layer;
Causing growth of at least one zinc oxide nanostructure substantially over the patterned seed layer.

（項目２）
上記シード層を形成することにおいて、原子層堆積法を用いることによって上記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、項目１に記載の方法。 (Item 2)
The method of item 1, wherein in forming the seed layer, the seed layer of polycrystalline zinc oxide is formed by using an atomic layer deposition method.

（項目３）
上記シード層を形成することが、ジエチル亜鉛前駆物質と水蒸気との交互パルスを用いることによって該シード層を形成することをさらに包含する、項目２に記載の方法。 (Item 3)
The method of item 2, wherein forming the seed layer further comprises forming the seed layer by using alternating pulses of diethyl zinc precursor and water vapor.

（項目４）
上記シード層の厚みが少なくとも約０．５ｎｍである、項目２に記載の方法。 (Item 4)
3. The method of item 2, wherein the seed layer has a thickness of at least about 0.5 nm.

（項目５）
上記パターニングされたシード層を形成することが、該シード層をエッチングすることを包含する、項目１に記載の方法。 (Item 5)
The method of item 1, wherein forming the patterned seed layer comprises etching the seed layer.

（項目６）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことが、微量の酸素存在下において上記パターニングされたシード層を亜鉛蒸気にさらすことを包含する、項目１に記載の方法。 (Item 6)
The method of claim 1, wherein causing the growth of at least one zinc oxide nanostructure comprises exposing the patterned seed layer to zinc vapor in the presence of trace amounts of oxygen.

（項目７）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことが、酸化亜鉛の炭素熱還元によって亜鉛蒸気を形成することをさらに包含する、項目６に記載の方法。 (Item 7)
7. The method of item 6, wherein causing the growth of at least one zinc oxide nanostructure further comprises forming zinc vapor by carbothermal reduction of zinc oxide.

（項目８）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、上記シード層をアニールすることをさらに包含する、項目６に記載の方法。 (Item 8)
7. The method of item 6, further comprising annealing the seed layer prior to causing growth of at least one zinc oxide nanostructure.

（項目９）
上記シード層を形成することにおいて、スピンオン法を用いることによって上記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、項目１に記載の方法。 (Item 9)
The method according to item 1, wherein in forming the seed layer, the seed layer of polycrystalline zinc oxide is formed by using a spin-on method.

（項目１０）
上記シード層を形成することにおいて、有機金属堆積法にさらに基づいて上記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、項目９に記載の方法。 (Item 10)
10. The method of item 9, wherein in forming the seed layer, the seed layer of polycrystalline zinc oxide is further formed based on a metal organic deposition method.

（項目１１）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、上記シード層をアニールすることをさらに包含する、項目１０に記載の方法。 (Item 11)
11. The method of item 10, further comprising annealing the seed layer prior to causing growth of at least one zinc oxide nanostructure.

（項目１２）
上記シード層を形成することにおいて、噴霧熱分解法とＲＦスパッタリング法とのうちの１つにさらに基づいて、または、上記基板の上に形成された亜鉛の薄膜層を酸化することによって、上記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、項目９に記載の方法。 (Item 12)
In forming the seed layer, the multiple layers may be formed further based on one of spray pyrolysis and RF sputtering, or by oxidizing a zinc thin film layer formed on the substrate. 10. A method according to item 9, wherein a seed layer of crystalline zinc oxide is formed.

（項目１３）
基板を提供することと、
該基板の表面の上に多結晶酸化亜鉛のシード層を形成することと、
該シード層をパターニングすることと、
実質的に該パターニングされたシード層の上において、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことと
によって形成された、酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 13)
Providing a substrate;
Forming a seed layer of polycrystalline zinc oxide on the surface of the substrate;
Patterning the seed layer;
A zinc oxide nanostructure formed by causing growth of at least one zinc oxide nanostructure substantially over the patterned seed layer.

（項目１４）
上記シード層を形成することにおいて、原子層堆積法を用いることによって上記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、項目１３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 14)
14. The zinc oxide nanostructure of item 13, wherein in forming the seed layer, the polycrystalline zinc oxide seed layer is formed by using an atomic layer deposition method.

（項目１５）
上記シード層を形成することが、ジエチル亜鉛前駆物質と水蒸気との交互パルスを用いることによって該シード層を形成することをさらに包含する、項目１４に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 15)
15. The zinc oxide nanostructure of item 14, wherein forming the seed layer further comprises forming the seed layer by using alternating pulses of diethyl zinc precursor and water vapor.

（項目１６）
上記シード層の厚みが少なくとも約０．５ｎｍである、項目１４に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 16)
15. The zinc oxide nanostructure of item 14, wherein the seed layer has a thickness of at least about 0.5 nm.

（項目１７）
上記パターニングされたシード層を形成することが、該シード層をエッチングすることを包含する、項目１３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 17)
14. The zinc oxide nanostructure of item 13, wherein forming the patterned seed layer comprises etching the seed layer.

（項目１８）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことが、微量の酸素存在下において上記パターニングされたシード層を亜鉛蒸気にさらすことを包含する、項目１３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 18)
14. The zinc oxide nanostructure of item 13, wherein causing the growth of at least one zinc oxide nanostructure comprises exposing the patterned seed layer to zinc vapor in the presence of trace amounts of oxygen.

（項目１９）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことが、酸化亜鉛の炭素熱還元によって亜鉛蒸気を形成することをさらに包含する、項目１８に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 19)
19. The zinc oxide nanostructure of item 18, wherein causing the growth of at least one zinc oxide nanostructure further comprises forming zinc vapor by carbothermal reduction of zinc oxide.

（項目２０）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、上記シード層をアニールすることをさらに包含する、項目１８に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 20)
19. The zinc oxide nanostructure of item 18, further comprising annealing the seed layer prior to causing growth of at least one zinc oxide nanostructure.

（項目２１）
上記シード層を形成することにおいて、スピンオン法を用いることによって上記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、項目１３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 21)
14. The zinc oxide nanostructure according to item 13, wherein the polycrystalline zinc oxide seed layer is formed by using a spin-on method in forming the seed layer.

（項目２２）
上記シード層を形成することにおいて、有機金属堆積法にさらに基づいて上記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、項目２１に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 22)
Item 22. The zinc oxide nanostructure of item 21, wherein in forming the seed layer, the polycrystalline zinc oxide seed layer is further formed based on a metal organic deposition method.

（項目２３）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、上記シード層をアニールすることをさらに包含する、項目２２に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 23)
24. The zinc oxide nanostructure of item 22, further comprising annealing the seed layer prior to causing growth of at least one zinc oxide nanostructure.

（項目２４）
上記シード層を形成することにおいて、噴霧熱分解法とＲＦスパッタリング法とのうちの１つにさらに基づいて、または、上記基板の上に形成された亜鉛の薄膜層を酸化することによって、上記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、項目２１に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 24)
In forming the seed layer, the multiple layers may be formed further based on one of spray pyrolysis and RF sputtering, or by oxidizing a zinc thin film layer formed on the substrate. Item 22. The zinc oxide nanostructure of item 21, wherein a crystalline zinc oxide seed layer is formed.

（項目２５）
基板と、
該基板の表面の上に形成され、パターニングされた多結晶酸化亜鉛のシード層と、
実質的に、該パターニングされたシード層の上に形成された少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造と
を備える、酸化亜鉛のナノ構造
（項目２６）
上記シード層が、原子層堆積法を用いることによって形成される、項目２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 25)
A substrate,
A seed layer of polycrystalline zinc oxide formed and patterned on the surface of the substrate;
At least one zinc oxide nanostructure formed on the patterned seed layer. (Item 26)
26. The zinc oxide nanostructure of item 25, wherein the seed layer is formed by using an atomic layer deposition method.

（項目２７）
上記シード層が、ジエチル亜鉛前駆物質と水蒸気との交互パルスを用いることによってさらに形成される、項目２６に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 27)
27. The zinc oxide nanostructure of item 26, wherein the seed layer is further formed by using alternating pulses of diethylzinc precursor and water vapor.

（項目２８）
上記シード層の厚みが少なくとも約０．５ｎｍである、項目２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 28)
26. The zinc oxide nanostructure of item 25, wherein the seed layer has a thickness of at least about 0.5 nm.

（項目２９）
上記パターニングされたシード層が、該シード層をエッチングすることによって形成される、項目２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 29)
26. The zinc oxide nanostructure of item 25, wherein the patterned seed layer is formed by etching the seed layer.

（項目３０）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造が、微量の酸素存在下において上記パターニングされたシード層を亜鉛蒸気にさらすことによって形成される、項目２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 30)
26. The zinc oxide nanostructure of item 25, wherein at least one zinc oxide nanostructure is formed by exposing the patterned seed layer to zinc vapor in the presence of trace amounts of oxygen.

（項目３１）
上記亜鉛蒸気が酸化亜鉛の炭素熱還元によって生成される、項目３０に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 31)
31. The zinc oxide nanostructure of item 30, wherein the zinc vapor is generated by carbothermic reduction of zinc oxide.

（項目３２）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、上記シード層がアニールされる、項目３０に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 32)
32. The zinc oxide nanostructure of item 30, wherein the seed layer is annealed prior to causing growth of at least one zinc oxide nanostructure.

（項目３３）
上記シード層がスピンオン法によって形成される、項目２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 33)
26. The zinc oxide nanostructure according to item 25, wherein the seed layer is formed by a spin-on method.

（項目３４）
上記シード層が、有機金属堆積法にさらに基づいて形成される、項目３３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 34)
34. The zinc oxide nanostructure of item 33, wherein the seed layer is further formed based on a metal organic deposition method.

（項目３５）
上記シード層が、噴霧熱分解法とＲＦスパッタリング法とのうちの１つ、または、上記基板の上に形成された亜鉛の薄膜層を酸化することとによって形成される、項目３３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。 (Item 35)
34. The oxidation according to item 33, wherein the seed layer is formed by one of spray pyrolysis and RF sputtering, or by oxidizing a thin film layer of zinc formed on the substrate. Zinc nanostructure.

（摘要）
金属触媒を用いることなしに、基板の表面の上の多結晶酸化亜鉛のシード層を形成することによって、パターニングされた酸化亜鉛のナノ構造を成長させる。シード層は、原子層堆積法によって形成され得る。エッチングなどによりシード層をパターニングし、例えば微量の酸素存在下における亜鉛蒸気に、パターニングされたシード層をさらすことによって、実質的に、パターニングされたシード層の上において、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長が引き起こされる。もしくは、スピンオン法（例えば、有機金属物堆積法、噴霧熱分解法、ＲＦスパッタリング法）を用いることによって、または基板の上に形成された亜鉛の薄膜層を酸化することによって、シード層が形成され得る。 (Summary)
Patterned zinc oxide nanostructures are grown by forming a seed layer of polycrystalline zinc oxide on the surface of the substrate without using a metal catalyst. The seed layer can be formed by atomic layer deposition. By patterning the seed layer, such as by etching, and exposing the patterned seed layer to, for example, zinc vapor in the presence of trace amounts of oxygen, at least one zinc oxide nanoparticle is substantially formed on the patterned seed layer. Structural growth is triggered. Alternatively, the seed layer is formed by using a spin-on method (for example, metalorganic deposition method, spray pyrolysis method, RF sputtering method) or by oxidizing a thin film layer of zinc formed on a substrate. obtain.

一例として本発明を説明するが、本発明は、添付の図面に限定されない。図中において、類似した番号は、類似した要素を示す。   The present invention will be described by way of example, but the present invention is not limited to the attached drawings. In the drawings, like numbers indicate like elements.

本発明は、金属触媒の使用を避け、Ｓｉ基板上のＺｎＯのナノ構造の選択的な成長を達成する２つの方法を提供する。本発明の一例示的な実施形態においては、気相−固相機構を用いて、原子層堆積（ＡＬＤ）された多結晶ＺｎＯの上においてＺｎＯのナノ構造を選択的に成長させる。本発明の別の例示的な実施形態においては、この実施形態でも同様に気相−固相機構を用いて、有機金属物堆積（ＭＯＤ）ＺｎＯの上においてＺｎＯのナノ構造を選択的に成長させる。本発明の両実施形態では、従来の金属触媒の方法を用いること、または表面を粗くすることにより得られるものと比べて、より整合性があり、反復可能かつ選択的なナノ構造成長領域を生成する。さらに、最終的な目標が、Ｓｉ ＣＭＯＳプロセスにナノ構造を組み込むことであるために、ＺｎＯのナノ構造の成長に金属触媒を使用しないことにより、Ｓｉ ＣＭＯＳデバイスに潜在的に有害であるＳｉ ＣＭＯＳデバイスの金属触媒のコンタミネーションが避けられる。   The present invention provides two ways to achieve the selective growth of ZnO nanostructures on Si substrates, avoiding the use of metal catalysts. In one exemplary embodiment of the invention, a vapor-solid mechanism is used to selectively grow ZnO nanostructures on atomic layer deposited (ALD) polycrystalline ZnO. In another exemplary embodiment of the present invention, this embodiment also uses a vapor-solid mechanism to selectively grow ZnO nanostructures on metalorganic deposition (MOD) ZnO. . Both embodiments of the present invention produce more consistent, repeatable and selective nanostructure growth regions compared to those obtained by using conventional metal catalyzed methods or roughening the surface. To do. In addition, Si CMOS devices that are potentially harmful to Si CMOS devices by not using metal catalysts for the growth of ZnO nanostructures because the ultimate goal is to incorporate nanostructures into the Si CMOS process. Contamination of the metal catalyst is avoided.

図１は、本発明の選択的にＺｎＯのナノ構造を形成する方法の第１の例示的な実施形態１００に対するフローチャートを示す。図２Ａ〜図２Ｄは、本発明による選択的にＺｎＯのナノ構造を形成する方法の第１の例示的な実施形態によって形成された基板とＺｎＯのナノ構造の断面図のシーケンスを示す。図１の工程１０１において、基板層２０１として、クリーンなＳｉ＜１００＞またはＳｉ＜１１１＞出発ウェーハ（ｓｔａｒｔｉｎｇ ｗａｆｅｒ）を用いる（図２Ａ）。工程１０２において、原子層堆積（ＡＬＤ）を用いて基板層２０１の表面の上に多結晶ＺｎＯの薄いシード層２０２を堆積する。ＡＬＤに対して、堆積チャンバに前駆物質の交互パルスを加え、パージによって、前駆物質を分離する。基板表面の上において反応が起こり、その反応は自己制御式である。前駆物質パルス／パージサイクルの数によって、フィルムの厚みを制御する。自己制御式のこのプロセスの性質によって、均一性と優れた整合性とが可能になる。一例示的な実施形態では、約１３０℃〜約１８０℃の間の基板温度において、ジエチル亜鉛（ＤＥＺ）前駆物質とＨ２Ｏ蒸気との交互パルスによって、層２０２を形成することによって、約６ｎｍの厚みのＡＬＤ ＺｎＯが形成される。少なくとも約０．５ｎｍの厚みのシード層に対して整合的かつ均一なナノワイヤの成長が引き起こされ得る。基本的には、シード層２０２に対してＡＬＤ ＺｎＯの任意の厚みを用いることができる。もしくは、別の前駆物質（例えば、ジメチル亜鉛、酢酸亜鉛、塩化亜鉛）を用いてＡＬＤ ＺｎＯを形成することができる。さらに、シード層２０２を形成した後に、シード層２０２をアニールすることによって、シード層２０２の結晶構造を修正することができる。 FIG. 1 shows a flow chart for a first exemplary embodiment 100 of the method of selectively forming ZnO nanostructures of the present invention. 2A-2D show a sequence of cross-sectional views of a substrate and ZnO nanostructures formed by a first exemplary embodiment of a method of selectively forming ZnO nanostructures according to the present invention. In step 101 of FIG. 1, a clean Si <100> or Si <111> starting wafer is used as the substrate layer 201 (FIG. 2A). In step 102, a thin seed layer 202 of polycrystalline ZnO is deposited on the surface of the substrate layer 201 using atomic layer deposition (ALD). For ALD, alternating pulses of precursors are applied to the deposition chamber and the precursors are separated by purging. A reaction occurs on the substrate surface, and the reaction is self-regulating. The film thickness is controlled by the number of precursor pulse / purge cycles. The self-control nature of this process allows for uniformity and good consistency. In one exemplary embodiment, by forming layer 202 with alternating pulses of diethyl zinc (DEZ) precursor and H 2 O vapor at a substrate temperature between about 130 ° C. and about 180 ° C., about 6 nm ALD ZnO having a thickness of 5 mm is formed. Consistent and uniform nanowire growth can be induced for seed layers of at least about 0.5 nm thickness. Basically, any thickness of ALD ZnO can be used for the seed layer 202. Alternatively, another precursor (eg, dimethyl zinc, zinc acetate, zinc chloride) can be used to form ALD ZnO. Furthermore, after the seed layer 202 is formed, the crystal structure of the seed layer 202 can be modified by annealing the seed layer 202.

工程１０３において、フォトレジストの層２０３を用いて、基板２０１とシード層２０２とによって形成されたウェーハ構造を覆う。工程１０４において、パターニングされたマスク層２０４を用いて、フォトレジスト層２０３を露光し、現像する。図２Ａは、フォトレジスト層２０３を露光し現像する前における、基板層２０１と、シード層２０２と、フォトレジスト層２０３と、パターニングされたマスク層２０４とによって形成されたウェーハ構造の断面図を示す。   Step 103 uses a layer of photoresist 203 to cover the wafer structure formed by substrate 201 and seed layer 202. Step 104 exposes and develops the photoresist layer 203 using the patterned mask layer 204. FIG. 2A shows a cross-sectional view of the wafer structure formed by the substrate layer 201, the seed layer 202, the photoresist layer 203, and the patterned mask layer 204 before exposing and developing the photoresist layer 203. FIG. .

工程１０５において、ウェーハ構造をドライエッチングする。図２Ｂは、ドライエッチング後のウェーハ構造の断面図を示す。例えば、塩素（Ｃｌ２）ガスと臭素（Ｂｒ２）ガスとを用いた標準的なポリエッチング（ｐｏｌｙ ｅｔｃｈ）が用いられ得、それに続いて、工程１０５において非常に選択的な低バイアスのＢｒ２ガスエッチングを行うことによって、Ｓｉの完全な表面が提供される。もしくは、周知の方法により、ウェーハ構造はウェットエッチングされ得る。 In step 105, the wafer structure is dry etched. FIG. 2B shows a cross-sectional view of the wafer structure after dry etching. For example, a standard poly etch using chlorine (Cl 2 ) gas and bromine (Br 2 ) gas can be used, followed by a very selective low bias Br 2 in step 105. By performing a gas etch, a complete surface of Si is provided. Alternatively, the wafer structure can be wet etched by known methods.

工程１０６において、周知の方法により、フォトレジスト層２０３を剥離する。図２Ｃは、フォトレジスト２０３を剥離した後におけるウェーハ構造の断面図を示す。   In step 106, the photoresist layer 203 is removed by a known method. FIG. 2C shows a cross-sectional view of the wafer structure after stripping the photoresist 203.

工程１０７において、気相−固相メカニズムを介してＺｎＯのナノ構造の成長が引き起こされ、それによって、ナノ構造２０５（図２Ｄに示されている）が形成される。シード層２０２に覆われたままである基板２０１の領域のみにおいて、ＺｎＯのナノワイヤの成長が起きる。特に、微量の酸素と約３０〜約８０ｓｃｃｍのＡｒとを用いて、約９１５℃において約３０分間、層２０１と２０２とによって形成され、また、図２Ｃに示されているウェーハ構造をＺｎＯ蒸気にさらす。亜鉛蒸気は、例えば、等割合のＺｎＯとグラファイトとを用いて、ＺｎＯの炭素熱還元により、生成される。しかし、基本的には、ＺｎＯのナノ構造を成長させるための気相のＺｎを供給する全ての方法は、適切であり得る。   Step 107 causes growth of ZnO nanostructures via a gas-solid mechanism, thereby forming nanostructures 205 (shown in FIG. 2D). ZnO nanowire growth occurs only in the region of the substrate 201 that remains covered by the seed layer 202. In particular, a trace of oxygen and about 30 to about 80 sccm of Ar are used to form the wafer structure shown in FIG. 2C into ZnO vapor, formed by layers 201 and 202 at about 915 ° C. for about 30 minutes. Expose. Zinc vapor is generated, for example, by carbothermal reduction of ZnO using equal proportions of ZnO and graphite. Basically, however, any method of supplying gaseous phase Zn for growing ZnO nanostructures may be suitable.

図３は、本発明によるＺｎＯのナノ構造を選択的に形成する方法の第２の例示的な実施形態に対するフローチャートを示す。図４Ａ〜図４Ｄは、本発明によるＺｎＯのナノ構造を選択的に形成する方法の第２の例示的な実施形態によって形成された基板とＺｎＯのナノ構造との断面図のシーケンスを示す。図３の工程３０１において、基板層４０１として、クリーンなＳｉ＜１００＞またはＳｉ＜１１１＞出発ウェーハを用いる（図４Ａ）。工程３０２において、スピンオン法を用いて、基板層４０１の表面に多結晶ＺｎＯの薄いシード層４０２を堆積する。一例示的な実施形態では、２−メトキシエタノールおよびエタノールアミン中における脱水酢酸亜鉛を用いた有機金属物堆積（ＭＯＤ）によって、層４０２が形成されることによって、約８０ｎｍの厚みのＭＯＤ ＺｎＯが形成される。シード層４０２に対して、任意の厚みのＭＯＤ ＺｎＯが用いられ得る。もしくは、別の方法（例えば、噴霧熱分解、ＲＦスパッタリング）を用いて、または、基板４０１の上に形成されたＺｎ薄膜層を酸化することによって、ＺｎＯ層４０２が堆積され得る。さらに、シード層４０２をアニールすることによって、シード層４０２の結晶構造が修正され得る。   FIG. 3 shows a flowchart for a second exemplary embodiment of a method for selectively forming ZnO nanostructures according to the present invention. 4A-4D show a sequence of cross-sectional views of a substrate and ZnO nanostructures formed by a second exemplary embodiment of a method for selectively forming ZnO nanostructures according to the present invention. In step 301 of FIG. 3, a clean Si <100> or Si <111> starting wafer is used as the substrate layer 401 (FIG. 4A). In step 302, a thin seed layer 402 of polycrystalline ZnO is deposited on the surface of the substrate layer 401 using a spin-on method. In one exemplary embodiment, layer 402 is formed by metalorganic deposition (MOD) using dehydrated zinc acetate in 2-methoxyethanol and ethanolamine to form MOD ZnO with a thickness of about 80 nm. Is done. For the seed layer 402, any thickness of MOD ZnO may be used. Alternatively, the ZnO layer 402 can be deposited using another method (eg, spray pyrolysis, RF sputtering) or by oxidizing the Zn thin film layer formed on the substrate 401. Further, by annealing the seed layer 402, the crystal structure of the seed layer 402 can be modified.

工程３０３において、フォトレジストの層４０４を用いて、基板４０１とシード層４０２とによって形成されたウェーハ構造を覆う。工程３０４において、パターニングされたマスク層４０４を用いて、フォトレジスト層４０３を露光し現像する。図４Ａは、フォトレジスト層４０３を露光し現像する前における、基板層４０１と、シード層４０２と、フォトレジスト層４０３と、パターニングされたマスク層４０４とによって形成されたウェーハ構造の断面図を示す。   Step 303 uses a layer of photoresist 404 to cover the wafer structure formed by substrate 401 and seed layer 402. Step 304 uses the patterned mask layer 404 to expose and develop the photoresist layer 403. FIG. 4A shows a cross-sectional view of a wafer structure formed by a substrate layer 401, a seed layer 402, a photoresist layer 403, and a patterned mask layer 404 before exposing and developing the photoresist layer 403. .

工程３０５において、ウェーハ構造をドライエッチングする。図４Ｂは、ドライエッチング後のウェーハ構造の断面図を示す。例えば、塩素（Ｃｌ２）ガスと臭素（Ｂｒ２）ガスとを用いた標準的なポリエッチングが用いられ得、それに続いて、工程３０５において非常に選択的な低バイアスのＢｒ２ガスエッチングを行うことによって、Ｓｉの完全な表面が提供される。もしくは、周知の方法により、ウェーハ構造はウェットエッチングされ得る。 In step 305, the wafer structure is dry etched. FIG. 4B shows a cross-sectional view of the wafer structure after dry etching. For example, a standard poly etch using chlorine (Cl 2 ) gas and bromine (Br 2 ) gas may be used, followed by a very selective low bias Br 2 gas etch in step 305. This provides a complete surface of Si. Alternatively, the wafer structure can be wet etched by known methods.

工程３０６において、周知の方法により、フォトレジスト層４０３を剥離する。図４Ｃは、フォトレジスト４０３を剥離した後におけるウェーハ構造の断面図を示す。   In step 306, the photoresist layer 403 is removed by a known method. FIG. 4C shows a cross-sectional view of the wafer structure after stripping the photoresist 403.

工程３０７において、気相−固相メカニズムを介してＺｎＯのナノ構造の成長が引き起こされ、それによって、ナノ構造４０５（図４Ｄに示されている）が形成される。シード層４０２に覆われたままである基板４０１の領域のみにおいて、ＺｎＯのナノワイヤの成長が起きる。特に、微量の酸素と約３０〜約８０ｓｃｃｍのＡｒとを用いて、約９１５℃において約３０分間、層４０１と４０２とによって形成されたウェーハ構造（図４に示されている構造）をＺｎＯ蒸気にさらす。亜鉛蒸気は、例えば、等割合のＺｎＯとグラファイトとを用いて、ＺｎＯの炭素熱還元により、生成される。しかし、基本的には、ＺｎＯのナノ構造を成長させるための気相のＺｎを供給する全ての方法は、適切であり得る。   In step 307, growth of ZnO nanostructures is triggered via a vapor-solid mechanism, thereby forming nanostructures 405 (shown in FIG. 4D). ZnO nanowire growth occurs only in the region of the substrate 401 that remains covered by the seed layer 402. In particular, a wafer structure (structure shown in FIG. 4) formed by layers 401 and 402 is formed with ZnO vapor using a trace amount of oxygen and about 30 to about 80 sccm of Ar at about 915 ° C. for about 30 minutes. Expose to. Zinc vapor is generated, for example, by carbothermal reduction of ZnO using equal proportions of ZnO and graphite. Basically, however, any method of supplying gaseous phase Zn for growing ZnO nanostructures may be suitable.

同時出願かつ共有の発明者Ｊ．Ｆ．ＣｏｎｌｅｙおよびＬ．Ｓｔｅｃｋｅｒによる、タイトルが「ＡＬＤ ＺｎＯ Ｓｅｅｄ Ｌａｙｅｒ Ｆｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ＺｎＯ Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｏｎ Ａ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」の米国特許出願（代理人の整理番号：ＳＬＡ０９２０）に詳細に記載された本発明のさらに別の例示的な実施形態では、ＺｎＯのナノ構造を成長させるために、ＡＬＤ法によるシード層の形態が用いられ、その出願は、本明細書において援用される。もしくは、シード層は、スピンオン法を用いて形成され得る。   Simultaneously filed and shared inventor F. Conley and L.C. Still another embodiment of the present invention whose title is described in detail in a US patent application entitled “ALD ZnO Seed Layer For Deposition of ZnO Nanostructures On A Silicon Substrate” (Attorney Docket No .: SLA0920). In order to grow ZnO nanostructures, a seed layer form by ALD method is used, the application of which is incorporated herein. Alternatively, the seed layer can be formed using a spin-on method.

理解を明確にすることを目的として、上記の発明について詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲の範囲内においてある種の変更および修正が行われ得るということは、明らかであろう。従って、本実施形態は、限定するものではなく例示として考慮されるべきであり、本発明は、本明細書において記載した詳細に限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲のおよびその均等物の範囲内において修正され得る。   Although the foregoing invention has been described in detail for purposes of clarity of understanding, it will be apparent that certain changes and modifications may be practiced within the scope of the appended claims. Accordingly, the embodiments are to be considered as illustrative rather than restrictive, and the invention is not to be limited to the details described herein, but is equivalent to the appended claims and their equivalents. It can be modified within the scope of the object.

本発明による選択的にＺｎＯのナノ構造を形成する方法の第１の例示的な実施形態のフローチャートを示す。2 shows a flowchart of a first exemplary embodiment of a method for selectively forming ZnO nanostructures according to the present invention. 図２Ａ〜図２Ｄは、本発明による選択的にＺｎＯのナノ構造を形成する方法の第１の例示的な実施形態により形成される基板とＺｎＯのナノ構造との各段階における断面図を示す。FIGS. 2A-2D show cross-sectional views at various stages of a substrate and ZnO nanostructures formed according to a first exemplary embodiment of a method of selectively forming ZnO nanostructures according to the present invention. 本発明による選択的にＺｎＯのナノ構造を形成する方法の第２の例示的な実施形態のフローチャートを示す。2 shows a flowchart of a second exemplary embodiment of a method for selectively forming ZnO nanostructures according to the present invention. 図４Ａ〜図４Ｄは、本発明による選択的にＺｎＯのナノ構造を形成する方法の第２の例示的な実施形態により形成される基板とＺｎＯのナノ構造との各段階における断面図を示す。4A-4D show cross-sectional views at various stages of a substrate and ZnO nanostructures formed by a second exemplary embodiment of a method of selectively forming ZnO nanostructures according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

２０１、４０１ 基板
２０２、４０２ シード層
２０３、４０３ フォトレジスト層
２０４、４０４ マスク層
２０５、４０５ ナノ構造 201, 401 Substrate 202, 402 Seed layer 203, 403 Photoresist layer 204, 404 Mask layer 205, 405 Nanostructure

Claims (35)

酸化亜鉛のナノ構造を形成する方法であって、
基板を提供することと、
該基板の表面の上に多結晶酸化亜鉛のシード層を形成することと、
該シード層をパターニングすることと、
実質的に該パターニングされたシード層の上において、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことと
を包含する、方法。 A method for forming a zinc oxide nanostructure comprising:
Providing a substrate;
Forming a seed layer of polycrystalline zinc oxide on the surface of the substrate;
Patterning the seed layer;
Causing growth of at least one zinc oxide nanostructure substantially over the patterned seed layer. 前記シード層を形成することにおいて、原子層堆積法を用いることによって前記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、請求項１に記載の方法。   The method of claim 1, wherein in forming the seed layer, the polycrystalline zinc oxide seed layer is formed by using atomic layer deposition. 前記シード層を形成することが、ジエチル亜鉛前駆物質と水蒸気との交互パルスを用いることによって該シード層を形成することをさらに包含する、請求項２に記載の方法。   The method of claim 2, wherein forming the seed layer further comprises forming the seed layer by using alternating pulses of diethyl zinc precursor and water vapor. 前記シード層の厚みが少なくとも約０．５ｎｍである、請求項２に記載の方法。   The method of claim 2, wherein the seed layer has a thickness of at least about 0.5 nm. 前記パターニングされたシード層を形成することが、該シード層をエッチングすることを包含する、請求項１に記載の方法。   The method of claim 1, wherein forming the patterned seed layer comprises etching the seed layer. 少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことが、微量の酸素存在下において前記パターニングされたシード層を亜鉛蒸気にさらすことを包含する、請求項１に記載の方法。   The method of claim 1, wherein causing the growth of at least one zinc oxide nanostructure comprises exposing the patterned seed layer to zinc vapor in the presence of trace amounts of oxygen. 少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことが、酸化亜鉛の炭素熱還元によって亜鉛蒸気を形成することをさらに包含する、請求項６に記載の方法。   The method of claim 6, wherein causing the growth of at least one zinc oxide nanostructure further comprises forming zinc vapor by carbothermal reduction of zinc oxide. 少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、前記シード層をアニールすることをさらに包含する、請求項６に記載の方法。   The method of claim 6, further comprising annealing the seed layer prior to causing growth of at least one zinc oxide nanostructure. 前記シード層を形成することにおいて、スピンオン法を用いることによって前記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、請求項１に記載の方法。   The method of claim 1, wherein in forming the seed layer, the polycrystalline zinc oxide seed layer is formed by using a spin-on method. 前記シード層を形成することにおいて、有機金属堆積法にさらに基づいて前記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、請求項９に記載の方法。   The method of claim 9, wherein in forming the seed layer, the seed layer of polycrystalline zinc oxide is formed further based on a metal organic deposition method. 少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、前記シード層をアニールすることをさらに包含する、請求項１０に記載の方法。   11. The method of claim 10, further comprising annealing the seed layer prior to causing growth of at least one zinc oxide nanostructure. 前記シード層を形成することにおいて、噴霧熱分解法とＲＦスパッタリング法とのうちの１つにさらに基づいて、または、前記基板の上に形成された亜鉛の薄膜層を酸化することによって、前記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、請求項９に記載の方法。   In forming the seed layer, based on one of spray pyrolysis and RF sputtering, or by oxidizing a thin film layer of zinc formed on the substrate, the multiple layers are formed. The method of claim 9, wherein a seed layer of crystalline zinc oxide is formed. 基板を提供することと、
該基板の表面の上に多結晶酸化亜鉛のシード層を形成することと、
該シード層をパターニングすることと、
実質的に該パターニングされたシード層の上において、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことと
によって形成された、酸化亜鉛のナノ構造。 Providing a substrate;
Forming a seed layer of polycrystalline zinc oxide on the surface of the substrate;
Patterning the seed layer;
A zinc oxide nanostructure formed by causing growth of at least one zinc oxide nanostructure substantially over the patterned seed layer. 前記シード層を形成することにおいて、原子層堆積法を用いることによって前記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、請求項１３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   14. The zinc oxide nanostructure of claim 13, wherein in forming the seed layer, the polycrystalline zinc oxide seed layer is formed by using atomic layer deposition. 前記シード層を形成することが、ジエチル亜鉛前駆物質と水蒸気との交互パルスを用いることによって該シード層を形成することをさらに包含する、請求項１４に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   15. The zinc oxide nanostructure of claim 14, wherein forming the seed layer further comprises forming the seed layer by using alternating pulses of diethyl zinc precursor and water vapor. 前記シード層の厚みが少なくとも約０．５ｎｍである、請求項１４に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   15. The zinc oxide nanostructure of claim 14, wherein the seed layer has a thickness of at least about 0.5 nm. 前記パターニングされたシード層を形成することが、該シード層をエッチングすることを包含する、請求項１３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   The zinc oxide nanostructure of claim 13, wherein forming the patterned seed layer comprises etching the seed layer. 少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことが、微量の酸素存在下において前記パターニングされたシード層を亜鉛蒸気にさらすことを包含する、請求項１３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   14. The zinc oxide nanostructure of claim 13, wherein causing the growth of at least one zinc oxide nanostructure comprises exposing the patterned seed layer to zinc vapor in the presence of trace amounts of oxygen. 少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことが、酸化亜鉛の炭素熱還元によって亜鉛蒸気を形成することをさらに包含する、請求項１８に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   19. The zinc oxide nanostructure of claim 18, wherein causing the growth of at least one zinc oxide nanostructure further comprises forming zinc vapor by carbothermal reduction of zinc oxide. 少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、前記シード層をアニールすることをさらに包含する、請求項１８に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   19. The zinc oxide nanostructure of claim 18, further comprising annealing the seed layer prior to causing growth of at least one zinc oxide nanostructure. 前記シード層を形成することにおいて、スピンオン法を用いることによって前記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、請求項１３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   14. The zinc oxide nanostructure of claim 13, wherein in forming the seed layer, the polycrystalline zinc oxide seed layer is formed by using a spin-on method. 前記シード層を形成することにおいて、有機金属堆積法にさらに基づいて前記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、請求項２１に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   22. The zinc oxide nanostructure of claim 21, wherein in forming the seed layer, the polycrystalline zinc oxide seed layer is further formed based on a metal organic deposition method. 少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、前記シード層をアニールすることをさらに包含する、請求項２２に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   23. The zinc oxide nanostructure of claim 22, further comprising annealing the seed layer prior to causing growth of at least one zinc oxide nanostructure. 前記シード層を形成することにおいて、噴霧熱分解法とＲＦスパッタリング法とのうちの１つにさらに基づいて、または、前記基板の上に形成された亜鉛の薄膜層を酸化することによって、前記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、請求項２１に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   In forming the seed layer, based on one of spray pyrolysis and RF sputtering, or by oxidizing a thin film layer of zinc formed on the substrate, the multiple layers are formed. The zinc oxide nanostructure of claim 21, wherein a seed layer of crystalline zinc oxide is formed. 基板と、
該基板の表面の上に形成され、パターニングされた多結晶酸化亜鉛のシード層と、
実質的に、該パターニングされたシード層の上に形成された少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造と
を備える、酸化亜鉛のナノ構造 A substrate,
A seed layer of polycrystalline zinc oxide formed and patterned on the surface of the substrate;
And at least one zinc oxide nanostructure formed on the patterned seed layer. 前記シード層が、原子層堆積法を用いることによって形成される、請求項２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   26. The zinc oxide nanostructure of claim 25, wherein the seed layer is formed by using an atomic layer deposition method. 前記シード層が、ジエチル亜鉛前駆物質と水蒸気との交互パルスを用いることによってさらに形成される、請求項２６に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   27. The zinc oxide nanostructure of claim 26, wherein the seed layer is further formed by using alternating pulses of diethylzinc precursor and water vapor. 前記シード層の厚みが少なくとも約０．５ｎｍである、請求項２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   26. The zinc oxide nanostructure of claim 25, wherein the seed layer has a thickness of at least about 0.5 nm. 前記パターニングされたシード層が、該シード層をエッチングすることによって形成される、請求項２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   26. The zinc oxide nanostructure of claim 25, wherein the patterned seed layer is formed by etching the seed layer. 少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造が、微量の酸素存在下において前記パターニングされたシード層を亜鉛蒸気にさらすことによって形成される、請求項２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   26. The zinc oxide nanostructure of claim 25, wherein at least one zinc oxide nanostructure is formed by exposing the patterned seed layer to zinc vapor in the presence of trace amounts of oxygen. 前記亜鉛蒸気が酸化亜鉛の炭素熱還元によって生成される、請求項３０に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   31. The zinc oxide nanostructure of claim 30, wherein the zinc vapor is generated by carbothermal reduction of zinc oxide. 少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、前記シード層がアニールされる、請求項３０に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   32. The zinc oxide nanostructure of claim 30, wherein the seed layer is annealed prior to causing growth of at least one zinc oxide nanostructure. 前記シード層がスピンオン法によって形成される、請求項２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   26. The zinc oxide nanostructure of claim 25, wherein the seed layer is formed by a spin-on method. 前記シード層が、有機金属堆積法にさらに基づいて形成される、請求項３３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   34. The zinc oxide nanostructure of claim 33, wherein the seed layer is further formed based on a metal organic deposition method. 前記シード層が、噴霧熱分解法とＲＦスパッタリング法とのうちの１つ、または、前記基板の上に形成された亜鉛の薄膜層を酸化することとによって形成される、請求項３３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。   34. The seed layer of claim 33, wherein the seed layer is formed by one of spray pyrolysis and RF sputtering, or by oxidizing a thin film layer of zinc formed on the substrate. Zinc oxide nanostructure.
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